2 Определение времени нагрева металла и основных размеров печи.

Общее время, пребывая металла в печи складывается из отрезков времени, которые определяются для отдельных участков печи. Расчет времени нагрева на каждом участке печи выполняется с учетом специфических особенностей этого участка. Большинство распространенных методов расчета времени нагрева металла выполняется при граничных условиях третьего рода, т. е. когда температура по длине печи неизменна. Поэтому в тех случаях, когда температура в пределах какого-либо участка печи переменна, приходится ее усреднять и по средней температуре, считая ее постоянной, вести расчет.

Зададимся температурным графиком процесса нагрева [Приложение 1], изображающим изменение действительных температур печного пространства и поверхности нагреваемого материала по длине печи.

Методическую зону разделим условно на три участка (I,II,III) и осредним температуру печи в пределах каждого из них. При этом температуру отходящих газов принимаем равной ^оС (по условию), температура в сварочной зоне равна , температура в томильной зоне – на величинувыше температуры нагрева материала, т.е. равна

Поскольку основным назначением методической зоны является медленный нагрев материала до состояния пластинчатости, температура центра металла при переходе из методической зоны в сварочную зону должна быть порядка 500 ^оС.

2.1 Предварительное определение основных размеров печи.

Площадь пода печи определяется по формуле:

Для однорядного варианта расположения заготовок ширина и длина печи равны:

,

где - зазор между заготовками и стенами печи [1,стр.9];

- длина заготовки; (по условию)

По конструктивным соображениям высота печи принимается:

в томильной зоне - [1,стр.9];

в сварочной зоне - [1,стр.9];

в конце методической - [1,стр.9];

Средняя высота методической зоны будет равна:

2.2 Определение степени развития кладки.

Определять степень развития кладки необходимо для вычисления приведённого коэффициента излучение газов и кладки на металл:

,

где - суммарная внутренняя площадь поверхности и свода зоны печи, м²

- площадь поверхности материала воспринимающего тепловое излучение, м²

Иначе можно записать (для двухрядного варианта расположения заготовок):

,

где - высота зоны, м

Для методической зоны подставляется её средняя высота. Величинаопределяется для каждой из рассматриваемых зон:

1. В методической зоне:

2. В сварочной зоне:

3) В томильной зоне:

2.3 Определение эффективности толщины газового слоя - .

Значение , является усредненной характеристикой длины пути тепловых лучей, поступающих из газового объема на твердую ограждающую поверхность. Влияние этого геометрического параметра на радиационный тепловой поток из газового объема учитывается при выборе соответствующих расчетных значений степени черноты отдельных, активно излучающих компонентов газовой смеси.

Для расчета пользуются формулой Невского-Порта:

,

где Н - высота зоны (для методической - );

В - ширина зоны. [см. 2.2]

Расчет ведется для каждой из рассматриваемых зон:,,:

Для методической зоны:

Для сварочной зоны:

3. Для томильной зоны: